《Materials Today》：Strain-decoupled core/shell perovskite nanocrystals for high-efficiency light-emitting diodes
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金属卤化物钙钛矿纳米晶通过多阳离子合金化和表面应变靶向假卤化物分子实现双应变解耦，有效抑制缺陷形成与应变耦合效应，使荧光量子产率达95%，LED外量子效率提升至30.6%。
金大焕（Daehwan Kim）| 李汉旭（Han Uk Lee）| 朴正浩（Jongho Park）| 金贤宇（Hyeon Woo Kim）| 姜俊秀（Jun-Su Yeo）| 趙成范（Sung Beom Cho）| 韩泰熙（Tae-Hee Han）
韩国汉阳大学材料科学与工程系，王新路222号，城东区，首尔04763
摘要
金属卤化物钙钛矿（MHP）纳米晶体（NCs）具有优异的光电性能，但存在由应变引起的晶格不稳定性和缺陷形成问题。我们提出了一种双重应变解耦策略，能够独立调节MHP NCs的内部和表面应变，以用于发光二极管（LEDs）。通过系统的多离子合金化来缓解内部应变，从而稳定晶格、抑制缺陷形成并提高辐射复合效率。然而，这种合金化会由于合金化核心与表面层之间的不匹配而产生残余的表面应变。为了解决这个问题，我们引入了一种双功能伪卤化物，它可以在不干扰核心的情况下钝化表面卤素空位并选择性地放松表面应变。这种双重方法降低了MHP的总微观应变，减少了陷阱密度，并将光致发光量子产率提高了多达95%。由此制备的LEDs实现了30.6%的外部量子效率和119.8 cd A
?1的电流效率。本研究确立了应变场解耦作为高效钙钛矿发光体的关键设计原则，并提供了一种可用于合成纳米结构光电材料的通用方法。
引言
金属卤化物钙钛矿纳米晶体（MHP NCs；化学式ABX
3，其中A为单价阳离子，B为二价阳离子，X为卤素阴离子）具有出色的光电性能，包括可调的带隙、窄的发射线宽（半高宽FWHM ≤ 20 nm）以及接近1的光致发光量子产率[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10]。这些特性使得MHP NCs成为满足Rec.2020色彩范围要求的理想候选材料；因此，它们在提供超高清晰度和高色彩纯度的显示技术中具有吸引力[11], [12]。然而，MHP NCs在发光二极管（LEDs）中的应用受到其固有的结构和化学不稳定性的限制。MHP NCs具有柔软的离子晶格和动态的表面配体，这些特性降低了缺陷形成能
Eform，但在电场或环境应力作用下会增加陷阱形成和结构退化[13], [14], [15]。
各向同性的晶格应变会通过改变轨道重叠来直接影响电子能带结构：压缩应变会增强B-X键合并改变能级
Eg，而拉伸应变则会减弱这些相互作用，促进陷阱态的形成[16], [17], [18]。因此，应变效应会促进陷阱辅助的非辐射复合过程，加速离子迁移，并最终降低器件效率和使用寿命。此外，这些缺陷位点容易与空气中的水分和氧气发生反应，从而加速MHPs的退化[19], [20]。在纳米尺寸材料中，由于其高表面积与体积比，表面化学性质对内部晶格性质和光电特性有显著影响，这些问题更加突出。
为了解决这些问题，已经采用了成分工程方法，如使用合金离子和制备核壳结构[21], [22]。在A位或B位进行合金化可以部分缓解内部应变，但这种方法无法充分减轻表面应变的影响，尤其是在MHP NCs等纳米尺度材料中[23]。在这种纳米系统中，内部和表面应变场并非独立存在，它们通常会在界面处耦合，形成复杂的应变梯度并贯穿整个晶体。表面和核心的松弛行为之间的不匹配可能会产生新的应变梯度、界面不稳定性或意外的缺陷形成；这些后果限制了仅减轻内部应变的策略的有效性。此外，表面配体的动态变化会引入波动的应变场，进一步降低结构稳定性[24]。解决这些限制需要一种能够同时减少内部和表面应变的应变调节方法，特别是在对光电性能有显著影响的NC系统中。
在这项工作中，我们报告了一种双重应变调节方法，旨在解耦MHP NCs的内部和表面晶格应变，从而克服传统方法的局限性。该策略使用了一种偶极矩接近零的阳离子，这种阳离子能够自组装形成围绕MHP NC核心的薄表面壳层。同时，多元素合金化协同作用精确调节内部晶格参数，以减轻八面体畸变并提高MHP NC核心中缺陷的
Eform。为了解决内部和表面应变之间的耦合问题，我们引入了与表面溴空位（
VBr）强烈配位的伪卤化物分子。这些分子有效缓解了从表面传播到内部的残余应变场，同时钝化了表面缺陷，并抑制了NC中核壳界面的局部晶格畸变。这种应变管理策略解耦了内部和表面应变场，减少了非辐射复合途径，并提高了MHP NCs的本征和外在稳定性。
结果与讨论
为了量化应变调节对MHP NCs光电性能的影响，所有MHP NCs都是通过配体辅助沉淀法合成的（图S1）[25]。该过程从使用甲酰胺鎓离子（FA+）作为A位离子的MHP NCs开始（FAPbBr3，Goldschmidt容忍因子t ≈ 1.0079）。然后，部分FA+被偶极中性的胍鎓（GA+取代，后者具有稍大的离子半径（r = 278 pm，而FA+的离子半径为r = 253 pm）。这些离子半径的差异...
结论
我们提出了一种用于核壳结构MHP NCs的双重应变解耦策略，能够全面控制内部和表面晶格应变。通过多离子合金化调节内部应变，减轻了八面体畸变，提高了结构稳定性，并抑制了MHP NCs内部的缺陷形成。然而，这种合金化引起的核心应变缓解可能会影响表面应变动态；为了避免这种影响，我们使用了...
CRediT作者贡献声明
金大焕（Daehwan Kim）：撰写 – 原稿撰写、可视化、验证、方法论、研究、数据分析、数据整理。
李汉旭（Han Uk Lee）：软件开发、研究、数据分析。
朴正浩（Jongho Park）：方法论、研究、数据整理。
金贤宇（Hyeon Woo Kim）：软件开发、数据分析。
姜俊秀（Jun-Su Yeo）：研究、数据分析。
赵成范（Sung Beom Cho）：指导、软件开发、数据分析。
韩泰熙（Tae-Hee Han）：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿撰写、指导、资源获取、资金申请、数据分析。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本工作得到了韩国政府（科学信息通信技术部）资助的国家研究基金会（NRF）（项目编号：RS-2025-00558546, RS-2024-00411892, RS-2024-00446129）的支持。
